Циклопенилиден
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК Циклопп-2-ен-1-илиды | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ХимическийПаук | |||
ПабХим CID | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| C3HC3H2 | |||
| Молярная масса | 38.049 g·mol −1 | ||
| Конъюгатная кислота | Циклопений ион | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Циклопенилиден , или c - C 3 H 2 , представляет собой частично ароматическую молекулу, принадлежащую к высокореактивному классу органических молекул, известных как карбены . На Земле циклопропенилиден можно увидеть только в лаборатории из-за его реакционной способности. Однако циклопропенилиден обнаружен в значительных концентрациях в межзвездной среде (ISM) и на Сатурна спутнике Титане . Его C 2v симметричный изомер , пропадиенилиден (CCCH 2 ), также обнаружен в ISM, но в количествах примерно на порядок ниже. [1] Третий симметричный изомер C 2 , пропаргилен (HCCCH), в МЗС пока не обнаружен, скорее всего, из-за его низкого дипольного момента .
История
[ редактировать ]Астрономическое было впервые подтверждено в 1985 году обнаружение c -C 3 H 2 . [2] наблюдалось несколько неоднозначных линий . годами ранее в радиодиапазоне спектров Четырьмя ISM [3] но наблюдаемые линии в то время не были идентифицированы. Позднее эти линии были сопоставлены со спектром c - C 3 H 2 с помощью ацетилен-гелиевого разряда .Неожиданно было обнаружено, что c -C 3 H 2 широко распространен в ISM. [4] Обнаружение c - C 3 H 2 в диффузной среде было особенно неожиданным из-за низких плотностей. [5] [6] Считалось, что химия диффузной среды не допускает образования более крупных молекул, но это открытие, а также открытие других крупных молекул продолжают прояснять сложность диффузной среды.Совсем недавно наблюдения c -C 3 H 2 в плотных облаках также обнаружили концентрации, значительно превышающие ожидаемые. Это привело к гипотезе, что фотодиссоциация полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) усиливает образование c - C 3 H 2 . [7]
Титан (спутник Сатурна)
[ редактировать ]15 октября 2020 года было объявлено, что небольшое количество циклопропенилидена было обнаружено в атмосфере Титана , крупнейшего спутника Сатурна . [8]
Формирование
[ редактировать ] c образования - 3 C H 2 представляет Предполагается, что собой диссоциативную рекомбинацию c - реакция C.
3 H +
3 . [9]
- С
3 H +
3+ и − → С 3 Ч 2 + Ч
в - С
3 H +
3 является продуктом длинной цепочки углеродной химии, которая возникает в ISM. Реакции внедрения углерода имеют решающее значение в этой цепочке образования C.
3 H +
3 . Однако, что касается большинства ионно-молекулярных реакций, которые, как предполагается, важны в межзвездной среде, этот путь не был подтвержден лабораторными исследованиями. Протонирование аммиака c - C
3 H +
3 — еще одна реакция образования. Однако в типичных условиях плотных облаков вклад этой реакции в образование C 3 H 2 составляет менее 1% .
Эксперименты со скрещенными молекулярными пучками показывают, что реакция метилидинового радикала (CH) с ацетиленом (C 2 H 2 ) образует циклопропенилиден плюс атомарный водород, а также пропадиенилиден плюс атомарный водород. [10] Нейтрально-нейтральная реакция между атомарным углеродом и виниловым радикалом (C 2 H 3 ) также образует циклопропенилиден плюс атомарный водород. [11] Обе реакции протекают быстро при 10 К , не имеют входного барьера и обеспечивают эффективные пути образования в холодных межзвездных средах и богатых углеводородами атмосферах планет и их спутников. [12]
Матричный выделенный циклопропенилиден был получен методом флэш-вакуумного термолиза производного квадрициклана в 1984 году. [13]
Разрушение
[ редактировать ]Циклопенилиден обычно разрушается в результате реакций между ионами и нейтральными молекулами. Из них протонирования наиболее распространены реакции . Любой вид типа HX + может реагировать, превращая c -C 3 H 2 обратно в c - C
3 H +
3 . [9] Из соображений константы скорости и концентрации наиболее важными реагентами для разрушения c -C 3 H 2 являются HCO. + , Ч +
3 и Н 3 О + . [14]
- С 3 Н 2 + НСО + → С
3 H +
3 + СО
Обратите внимание, что c -C 3 H 2 в основном разрушается путем преобразования его обратно в C.
3 H +
3 . Поскольку основные пути разрушения регенерируют только основную родительскую молекулу, C 3 H 2 по сути является тупиком с точки зрения химии межзвездного углерода. Однако в диффузных облаках или в области фотодиссоциации (PDR) плотных облаков реакция с C + становится гораздо более значимым, и C 3 H 2 может начать способствовать образованию более крупных органических молекул .
Спектроскопия
[ редактировать ]Обнаружение c - C 3 H 2 в МЗС основано на наблюдениях молекулярных переходов с помощью вращательной спектроскопии . Поскольку c -C 3 H 2 является асимметричным волчком, вращательные уровни энергии расщепляются и спектр усложняется. Также следует отметить, что C 3 H 2 имеет спиновые изомеры, очень похожие на спиновые изомеры водорода . Эти орто- и пара -формы существуют в соотношении 3:1, и их следует рассматривать как отдельные молекулы. Хотя орто- и пара-формы химически выглядят одинаково, энергетические уровни различны, а это означает, что молекулы имеют разные спектроскопические переходы.
При наблюдении c -C 3 H 2 в межзвездной среде можно увидеть лишь определенные переходы. В общем, для астрономического обнаружения доступно лишь несколько линий. Многие линии ненаблюдаемы, поскольку поглощаются атмосферой Земли . Единственные линии, которые можно наблюдать, — это те, которые попадают в окно радио . Чаще всего наблюдаются линии перехода 1 10 в 1 01 на частоте 18 343 МГц и переход 2 12 в 1 01 на частоте 85 338 МГц орто - - c C 3 H 2 . [2] [4] [7]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дэвид Фоссе; и др. (2001). «Молекулярные углеродные цепи и кольца в ТМС-1» . Астрофизический журнал . arXiv : astro-ph/0012405 . дои : 10.1086/320471 .
- ^ Jump up to: а б П. Таддеус, Дж. М. Вртилек и К. А. Готлиб «Лабораторная и астрономическая идентификация циклопропенилидена, C 3 H 2 ». Астрофиз. Дж. 299 L63 (1985)
- ^ П. Таддеус, М. Гелен, Р. А. Линке «Три новые «неземные» молекулы» Astrophys. Дж. 246 Л41 (1981)
- ^ Jump up to: а б Лукас Р. и Лист Х. «Сравнительная химия диффузных облаков I. C 2 H и C 3 H 2 » Astron. И Астрофиз. , 358 , 1069 (2000)
- ^ HE Мэтьюз и WM Ирвин «Углеводородное кольцо C 3 H 2 повсеместно распространено в Галактике» Astrophys. Дж. , 298 , L61 (1985)
- ^ П. Кокс, Р. Гастен и К. Хенкель «Наблюдения C 3 H 2 в диффузной межзвездной среде» Astron. И Астрофиз. , 206 , 108 (1988)
- ^ Jump up to: а б Дж. Пети и др. «Являются ли ПАУ предшественниками малых углеводородов в областях фотодиссоциации? Случай Конской головы» Астрон. И Астрофиз. , 435 , 885 (2005)
- ^ CA Никсон и др. «Обнаружение циклопропенилидена на Титане с помощью ALMA» Дж. Астрон. , 160-5 (2020)
- ^ Jump up to: а б С.А. Малуендес, А.Д. Маклин, Э. Хербст «Расчеты относительно межзвездных изомерных соотношений содержания C 3 H и C 3 H 2 » Astrophys. Дж. , 417 181 (1993)
- ^ П. Максютенко, Ф. Чжан, X. Гу, Р. И. Кайзер, «Исследование скрещенными молекулярными пучками реакции метилидиновых радикалов [CH (X 2 Π)] с ацетиленом [C 2 H 2 (X 1 С +
g )] – Конкурирующие C 3 H 2 + H и C 3 H + H 2 каналы », Chem. Phys. Phys. Chem. 13 , 240-252 (2011). - ^ А. В. Уилсон, Д. С. Паркер, Ф. Чжан, Р. И. Кайзер, «Исследование скрещенными лучами атомно-радикальной реакции атомов углерода в основном состоянии (C ( 3 P)) с виниловым радикалом (C 2 H 3 (X 2 А'))», Phys. Chem. Chem. Phys , 14 , 477-481 (2012).
- ^ Р. И. Кайзер, «Экспериментальное исследование образования углеродсодержащих молекул в межзвездной среде посредством нейтрально-нейтральных реакций», Chem. Rev. , 102 , 1309-1358 (2002).
- ^ Ханс П. Рейзенауэр, Гюнтер Майер, Ахим Риман и Рейнхард В. Хоффманн «Циклоппенилиден» Ангью. хим. Эд. Английский , 23 641 (1984)
- ^ Ти Джей Миллар, PRA Фаркуар, К. Уилласи «База данных UMIST по астрохимии, 1995», Astron. и Астрофиз. Как дела. , 121 139 (1997)
